第 7 章: レコード型とモジュールによるカプセル化¶

7.1 はじめに¶

第 1 部では手続き型の FizzBuzz プログラムを TDD で構築しました。この章からは F# の関数型アプローチ による設計を導入していきます。まず レコード型 と モジュール によるカプセル化を実現します。

7.2 手続き型コードの課題¶

第 1 部で作成した generate 関数は手続き型プログラミングの典型例です。

let generate (number: int) : string =
    match (number % 3, number % 5) with
    | (0, 0) -> "FizzBuzz"
    | (0, _) -> "Fizz"
    | (_, 0) -> "Buzz"
    | _ -> string number

この設計の課題は、数値と変換結果の関係がプリミティブ型（int と string）で表現されており、ドメインの意味が失われていることです。

7.3 レコード型による値オブジェクト¶

FizzBuzzValue レコード型¶

数値と FizzBuzz の結果をまとめたレコード型を作成します。

type FizzBuzzValue =
    { Number: int
      Value: string }

    override this.ToString() = sprintf "%d:%s" this.Number this.Value

テストを書く¶

[<Fact>]
let ``値を保持する`` () =
    let value = createValue 1 "1"
    Assert.Equal(1, value.Number)
    Assert.Equal("1", value.Value)

[<Fact>]
let ``同じ値のレコードは等しい`` () =
    let value1 = createValue 1 "1"
    let value2 = createValue 1 "1"
    Assert.Equal(value1, value2)

[<Fact>]
let ``ToStringはNumber_Colon_Value形式`` () =
    let value = createValue 3 "Fizz"
    Assert.Equal("3:Fizz", value.ToString())

createValue 関数の実装¶

let createValue number value = { Number = number; Value = value }

$ dotnet test
  合計: 10、成功: 10、失敗: 0、スキップ: 0

F# のレコード型は 構造的等価性 を持ちます。つまり、フィールドの値が同じであれば 2 つのレコードは等しいと判定されます。Rust では #[derive(PartialEq)] が必要ですが、F# のレコード型ではデフォルトで構造的等価性が提供されます。

レコード型の特徴¶

特徴	F# レコード型	Rust struct	Java class
不変性	デフォルト不変	デフォルト不変	明示的に `final`
等価性	構造的（自動）	`#[derive(PartialEq)]`	`equals()` 手動実装
コピー	`{ record with Field = newValue }`	`.clone()`	コンストラクタで新規作成
パターンマッチ	対応	対応	Java 21+ で対応

7.4 モジュールによるアクセス制御¶

Domain モジュールの作成¶

F# では module でコードをグルーピングし、private でアクセスを制御します。

namespace FizzBuzzFSharp

module Domain =

    type FizzBuzzValue =
        { Number: int
          Value: string }

        override this.ToString() = sprintf "%d:%s" this.Number this.Value

    let createValue number value = { Number = number; Value = value }

    let private isFizz number = number % 3 = 0
    let private isBuzz number = number % 5 = 0
    let private isFizzBuzz number = isFizz number && isBuzz number

private キーワードで修飾された関数はモジュール外からアクセスできません。Rust の pub/非公開や Java の private に相当します。

generate 関数の更新¶

generate 関数を Domain モジュール内に移動し、FizzBuzzValue を返すように変更します。

let generate (number: int) : FizzBuzzValue =
    if isFizzBuzz number then createValue number "FizzBuzz"
    elif isFizz number then createValue number "Fizz"
    elif isBuzz number then createValue number "Buzz"
    else createValue number (string number)

テストの更新¶

[<Fact>]
let ``Standard_数を文字列にして返す`` () =
    let result = Domain.generate 1
    Assert.Equal("1", result.Value)

[<Fact>]
let ``Standard_三の倍数のときはFizzを返す`` () =
    let result = Domain.generate 3
    Assert.Equal("Fizz", result.Value)

7.5 F# のモジュールシステム¶

F# のモジュールシステムは namespace と module の 2 つの構造で構成されます。

namespace FizzBuzzFSharp    // 名前空間

module Domain =              // モジュール（値と関数を含む）
    let createValue ...      // 公開関数
    let private isFizz ...   // 非公開関数

構造	用途	Rust の対応
`namespace`	型のグルーピング	`mod`（ファイルレベル）
`module`	関数と値のグルーピング	`mod`（内部モジュール）
`private`	アクセス制限	デフォルト非公開
`internal`	アセンブリ内公開	`pub(crate)`

7.6 まとめ¶

この章では以下を学びました。

概念	F# の実現方法	他言語の対応
値オブジェクト	レコード型	Rust: struct + derive, Java: record
構造的等価性	レコード型のデフォルト	Rust: PartialEq, Java: equals
カプセル化	module + private	Rust: mod + pub, Java: class + private
ファクトリ関数	let createValue	Rust: fn new(), Java: static factory

次章では、判別共用体 と パターンマッチ を導入して、FizzBuzz のタイプを型安全に表現します。